DE69935084T2 - Drehende Abrichtrolle enthaltende abschleifende Einsätze - Google Patents

Drehende Abrichtrolle enthaltende abschleifende Einsätze Download PDF

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf drehbare Abrichtwerkzeuge zum Abrichten und Schärfen der profilierten Oberflächen abtragender Schleifscheiben (vgl. zum Beispiel DE 3811784 ).
  • Drehbare Diamantabrichtwerkzeuge erhalten die erforderliche Form und müssen gemäß Spezifikationen ausgelegt und hergestellt werden, die durch die Auslegung der Schleifscheibe vorgegebenen sind. Diese Werkzeuge besitzen hohe Qualitätsspezifikationen bei geringer Toleranz für Abweichungen in geometrischen und mechanischen Eigenschaften.
  • Zum Beispiel werden in einem industriellen Prozess Diamantkörner in Handarbeit ein Muster mit einem Kleber in den Hohlraum einer Form gebracht, dann wird ein pulveriges Metallbindemittel zugesetzt und um die Diamanten herum eingepresst. Die gepressten Materialien werden durch Prozesse wie Infiltration, Heißpressen, Sintern, oder einer Kombination daraus verdichtet, um die Diamanten passend zu fixieren und das Werkzeug zu formen. In einem anderen typischen Prozess kann eine Diamantschicht auf eine anwendungsspezifische Form durch umgekehrte Elektroplattierung aufgebracht und passend fixiert werden. Siehe zum Beispiel US-A-4,826,509. Dem Sinter- oder Plattierungsschritt folgt ein aufwändiger Schleifschritt, um überstehende Kornstellen zu entfernen und die Oberfläche zu glätten.
  • In einem anderen in US-A-4,805,586 beschriebenen Prozess werden die Diamantkörner vorbehandelt, um ihren Oberflächenbereich anzurauen und zu vergrößern und den Körnern zu ermöglichen im Bindemittel so angeordnet zu werden, dass die Mehrzahl der Körner in direktem Kontakt zu den benachbarten Körnern steht. Diese vorbehandelten Diamantkörner werden dann auf die Oberfläche eines Grundkörpers mit Nickel oder Kobalt oder aus Legierungen mit Nickel oder Kobalt elektroplattiert.
  • Gemäß der US-A-5,505,750 werden die Diamantkörner und das Metallpulverbindemittel während des Sinterns mit einer beinahe eutektischen Kupfer-Phosphorlegierung infiltriert.
  • Viele abrasive Komponenten aus Metallpulvergrundmasse für Abrichtwerkzeuge verwenden relativ kleine Diamantkörner (z.B. weniger als 0,5 mm Durchmesser), die innerhalb der Pulvergrundmasse eingebettet sind und das daraus entstehende Komposit wird auf die erforderliche Geometrie geschliffen. Solche Schleifkomponenten sind nicht sehr scharf und das Abrichten von Schleifscheiben damit ist wegen des schnellen Verschleißes des Werkzeugs relativ ineffizient. Wenn solch eine Pulvergrundmasse mit Körnern von großem Durchmesser verwendet wird, verliert die Endbehandlung beträchtliche Mengen an Diamant wenn das Komposit auf die erforderliche Geometrie geschliffen wird. Es ist nicht möglich einen dauerhaften, genauen (z. B. ungefähr 0,127 mm (0.005 inch)) Abrichtspitzenradius bei Werkzeugen zu erreichen, die aus Diamantkörnern in Metallpulverbindemittel hergestellt sind.
  • Polykristalline Diamanteinsätze (PCD) sind verwendet worden, um drehbare Abrichtwerkzeuge zu bauen. PCD-Einsätze sind in einer Metallpulvergrundmasse eingebettet, auf das Werkzeug aufgesintert und dann auf die erforderliche Geometrie und Oberflächenendbehandlung geschliffen. Siehe z.B., US-A-4,685,440. PCD-Einsätze bieten eine relativ plane Oberfläche und können bei den abschließenden Bearbeitungen leicht auf die erforderliche Geometrie geschliffen werden oder für manche Formen als ein endformnahes Stück erstellt werden. Jedoch besteht PCD nicht zu 100% aus Diamant. PCD-Material enthält zunächst bedeutende Mengen (10–20% Gewichtsanteile) an Metallkatalysator und der Metallkatalysator wird typischerweise aus dem PCD-Material ausgewaschen und hinterlässt Fehlstellen, um im wesentlichen reinen Diamant mit einer Dichte von ungefähr 90 bis 95% zu erzeugen. Daher fehlt mit PCD-Einsätzen hergestellten Abrichtwerkzeugen die Dauerhaftigkeit von Abrichtwerkzeugen, die mit Diamantschleifkörnern, die völlig dicht sind und aus 100% Diamantmaterialien hergestellt sind.
  • Das drehbare Diamantwerkzeug zum Abrichten von Schleifscheiben, beschrieben in US-A-5,058,562, wird hergestellt durch Anwenden eines chemischen Gasphasenabscheidungsprozesses (CVD), um eine Diamantfilmschicht direkt auf einem Grundkörper des Werkzeugs abzuscheiden, und durch Bestücken des Grundkörpers mit einem Stützplattenpaar, um für Formsteifigkeit zu sorgen. Bei dieser Vorgehensweise werden keine diamantenen Schneidpunkte geschaffen, nur eine harte, plane Diamantoberfläche. In einem Abrichtwerkzeug arbeitet eine plane Diamantoberfläche eher, um die Scheibenoberfläche aufzubrechen, denn als Bindemittel und verbrauchte Schleifkörner aus der Oberfläche zu schneiden und dadurch die Oberfläche der Scheibe zum weiteren Schleifen zu öffnen.
  • Das drehbare Diamantwerkzeug zum Abrichten von Schleifscheiben, beschrieben in US-A-4,915,089, wird durch Ausbildung einer einzelnen Schicht Diamantkörner in einer Ebene orthogonal zur Drehachse des Werkzeugs hergestellt. Die Diamantkörnerschicht ist zwischen zwei metallischen Stützplattenschichten eingelegt. Die Diamantschicht ist durch Heißverpressen der Diamantkörner und des Metallpulvers zwischen den metallischen Stützplatten in einer passenden Form mit den Platten verbunden, um das Metallpulver zu sintern. US-A-4,915,089 erwähnt eine alternative Ausführung, wobei Diamantkörner an einer oder beiden Seiten des Werkzeugs durch Plattieren oder metallisches Verkleben angebracht sind, aber es zeigt sich, dass die alternative Ausführung am Nachteil geringer Diamantstandzeit leidet. In der bevorzugten Ausführung sind bogenförmige Segmente der beschichteten Baugruppe aus Diamantkörnern und Platten mit dem Umfang eines scheibenförmigen Metallrads hartverlötet, um ein Abrichtwerkzeug herzustellen, optional mit einem umlaufenden Schleifrand. Jedoch lehrt das Patent, übereinstimmend mit der Geometrie dieser Werkzeugausführung, dass das Werkzeug angewendet wird, um eine plane Scheibe abzurichten und, dass das Werkzeug zum Abrichten eines Profils in der Oberfläche einer Schleifscheibe unbrauchbar wäre.
  • In EP-B-116668 wird ein Abrichtwerkzeug offengelegt, das eine einzelne Schicht von elektroplattierten Diamantkörnern aufweist, die in einer geometrischen Anordnung angeordnet sind, ähnlich der des Werkzeugs von US-A-4,915,089. Im Gegensatz zur Aktivlotbindung, die bei den Werkzeugen der Erfindung verwendet wird, werden bei dem elektroplattierten Bindemittel des EP-B-116668 Werkzeugs geringere Diamantstandzeit, geringere Werkzeuglebensdauer und höhere Produktionskosten erwartet.
  • Die Erfindung ist ein drehbares Profil-Abrichtwerkzeug mit einem steifen, scheibenförmigen Kern und einem Schleifrand, der sich wenigstens auf einer Oberfläche der Peripherie des Kerns befindet, wobei der Kern und der Schleifrand in einer Richtung orthogonal zur Rotationsachse des Werkzeugs angeordnet sind, wobei der Schleifrand eine Schleifkomponente umfasst, die mit dem Kern mittels eines Aktivlotes verbunden ist, und die Schleifkomponente gewählt wird, aus der Gruppe umfassend Diamantkörner, die in einer einzigen Schicht angeordnet sind, und Diamantfilmeinsätze sowie Kombinationen beider. In einer alternativen Ausführung umfasst der Schleifrand eine Vielzahl von mechanisch am Kern des Werkzeugs befestigten Schleifeinsätzen, und die Schleifeinsätze umfassen eine mit einem Stützelement mittels eines Aktivlotes verbundene Schleifkomponente, und die Schleifkomponente wird aus der Gruppe ausgewählt, die in einer einzigen Schicht angeordnete Diamantkörner und Diamantfilmeinsätze und Kombinationen beider umfasst.
  • 1, die eine Schleifscheibe mit einer profilierten Schleifoberfläche zeigt, ist eine Darstellung der Arbeitsweise eines drehbaren Profilabrichters der Erfindung.
  • 2 ist eine Draufsicht eines drehbaren Profilabrichtwerkzeuges der Erfindung.
  • 3 ist ein Teilquerschnitt einer einzelnen Diamantschleifkornschicht, die auf ein Stützelement im drehbaren Profilabrichtwerkzeug der Erfindung hartgelötet ist.
  • 4 ist ein Teilquerschnitt einer einzelnen Diamantschleifkornschicht, die auf ein drehbares Profilabrichtwerkzeug der Erfindung ohne ein Stützelement hartgelötet ist.
  • 5 ist ein Teilquerschnitt eines Diamantfilmeinsatzes, der auf ein Stützelement im drehbaren Profilabrichtwerkzeug der Erfindung hartgelötet ist.
  • Wie in 1 gezeigt, sind die Abrichtwerkzeuge der Erfindung bei Arbeiten zum Profilabrichten und Schärfen, die an abrasiven Schleifscheiben ausgeführt werden, wirkungsvoll. Das Abrichtwerkzeug 3 dreht sich um eine Achse (dargestellt in 1, mit einer mit 5 bezeichneten gestrichelten Linie) und wird mit der profilierten Oberfläche 2 der Schleifscheibe 1 in Kontakt gebracht, in einer Richtung entweder entlang einer X-Achse (Pfeil 6) oder einer Y-Achse (Pfeil 7), wie es erforderlich ist, um das Profil der Scheibe abzurichten oder anzupassen.
  • Wie hierin verwendet, bezieht sich schärfen (oder das Schärfen) auf Arbeiten, die angewendet werden, um eine Schleifscheibe rund und in den gewünschten Konturen profiliert auszubilden. Abrichten oder das Abrichten bezieht sich auf Arbeiten, die angewendet werden, um die Schleifoberfläche (oder Fläche) der Schleifscheibe aufzubrechen, um die Effizienz des Schleifens zu verbessern und um ein Ausbrechen des Werkstücks oder eine andere Beschädigung, verursacht durch das Stumpfwerden der Scheibenfläche während des Schleifens, zu vermeiden. Die Scheibenoberfläche wird stumpf, wenn zum Beispiel die vorstehenden scharfen Schleifkörner aufgebraucht worden sind, oder die Scheibenfläche wird weich, aufgrund eines Fehlers des Bindemittels, das nicht abgetragen wird und damit kein frisches Korn zur Verfügung stellt, oder wegen der Verschmutzung der Scheibenfläche mit Ablagerungen aus Schleifarbeiten.
  • Einige Arbeiten erlauben ein einzelnes Abrichtwerkzeug gleichzeitig für beide Anwendungen zu verwenden und andere erlauben es nicht. Schärfen ist allgemein erforderlich, wenn eine Schleifscheibe das erste Mal zum Gebrauch an einer Maschine befestigt wird und immer wenn Arbeiten zur Folge haben, dass die Scheibe unrund wird oder ihre Kontur verliert. Abhängig von der jeweiligen Schleifarbeit kann das Abrichtwerkzeug der Erfindung verwendet werden, um zu schärfen oder abzurichten oder beides zu tun.
  • Ein typisches drehbares Abrichtwerkzeug der Erfindung wird in der Draufsicht in 2 veranschaulicht. Eine einzelne Schicht Diamantkorn 8 ist in ein Metalllot 9 eingebettet und mit dem Metallkern 11 des Werkzeugs verbunden. Der Metallkern des Werkzeugs beinhaltet eine zentrale Bohrung zur Befestigung des Werkzeugs auf einer angetriebenen Spindel an einer Maschine, die mit Mitteln zum Drehen des Werkzeugs um eine Achse 5 ausgestattet ist. Ebenso ist in 2 ein optionales Merkmal der Erfindung dargestellt, das aus vier Bohrungen 12 um die zentrale Spindelbohrung zum Anbauen des Metallkerns des Werkzeugs an ein Sützelement (nicht gezeigt) besteht.
  • Wie in den 3–5 gezeigt, kann der Schleifrand 4 des Abrichtwerkzeuges 3 in einer von mehreren bevorzugten Ausführungsformen ausgeführt sein. In 3 werden das Schleifkorn 8 und das Hartlot 9 durch ein Stützelement 13 gehalten, das Teil der Einheitskonstruktion des Metallkerns 10 ist. In 4 sind das Schleifkorn 8 und das Hartlot 9 selbst stützend und am Metallkern 10 nur entlang des inneren Durchmessers des Schleifrands 4 hartgelötet. Solch eine Konstruktion hat den Vorteil, dass das Abrichtwerkzeug, indem es hervorstehendes Schleifkorn auf jeder Seite des Werkzeugs aufweist, in jeder der beiden Richtungen entlang der X-Achse (Pfeil 6) betrieben werden kann, um so die Effizienz der Abrichtarbeit nahezu zu verdoppeln und auf diese Weise mit einer Einzelwerkzeug-Einstellung vorher nicht erreichbare Profile zu erzeugen.
  • Bei beiden Konstruktionen sind die Diamantkörner 8 nach dem Hartlöten in die Hartlotschicht 9 getaucht und sind nicht unbedingt sichtbar in der Art von metallisch gebundenen abrasiven Einzelschichtschneidwerkzeugen. Solch eine selbst stützende Schleifkomponente kann nicht erstellt werden, wenn ein Elektroplattierungsverfahren verwendet wird, um das Schleifkorn mit dem Kern des Abrichtwerkzeugs zu verbinden, da dem elektroplattierten Metall-Diamant-Verbundmaterial ausreichende Festigkeit fehlt, um verwendet zu werden. Das ist nur möglich, wenn man bei der Herstellung eines hartgelöteten Einzelschichtdiamantschleifwerkzeugs ein Aktivlot verwendet, worin die Diamantkörner als Strukturelement des Werkzeugs, wie hierin beschrieben, wirken.
  • Wie in 5 gezeigt, kann ein Diamantfilmeinsatz 14 mit dem Metallkern 10 durch ein Aktivlot 15 verbunden werden, um eine bevorzugte Ausführungsform zu erstellen. Wie hierin verwendet, bezieht sich Diamantfilm auf eine dünne Schicht eines durch CVD oder ein Plasmastrahlverfahren hergestellten Materials mit oder ohne eingestreute Diamantteilchen, die näherungsweise zu 100% aus Diamant bestehen. Beispiele der Diamantfilm-Bereitungen werden in US-A-5,314,652; US-A-5,679,404 und US-A5,679,446 zur Verfügung gestellt, die hierdurch mit einbezogen werden. Der Diamantfilm wird zu einer dünnen Schicht geformt (z.B. 100 bis 1000 μm, die die gewünschte Größe für einen Werkzeugeinsatz aufweist und dann wird der Diamantfilmeinsatz mit dem Stützelement 13 Teilbereich des Metallkerns 10 auf im Wesentlichen gleiche Art hartverlötet, und mit den gleichen Lotarten mit denen die Diamantschleifkörner mit dem Metallkern hartverlötet sind.
  • Diese bevorzugten Ausführungsformen unterscheiden sich vom Stand der Technik in mehrfacher bedeutender Hinsicht. Die in den 3–5 abgebildeten Schleifkomponenten erfordern weniger ausgeprägtes Finishen, um die für Abrichtwerkzeuge gewünschte präzise Oberfläche zu erreichen. Wie PCD-Einsätze sind Diamantfilmeinsätze (5) Flachfolien. Wie bei den Einzelschichtdiamantschleifkornausführungsformen (3 und 4), kann etwas anfängliches Abtragen der Oberfläche nötig sein, jedoch beseitigt die Einzelkornschicht viel vom unebenen Charakter einer Kompositmatrix von Schleifkorn in einem pulvrigen Metallbindemittel.
  • Die Abrichtwerkzeuge der Erfindung sind ausgelegt, während der gesamten Lebensdauer des Abrichtwerkzeugs, den gleichen Spitzenradius zur Scheibenoberfläche zu zeigen, da die Breite der Diamantkorneinzelschicht (oder der Diamantfilmeinsatz) vom Abrichtvorgang nicht betroffen ist. Wenn das äußerste Diamantkorn aufgebraucht ist, ist ein einzelnes Korn darunter an der radialen Spitze des Abrichtwerkzeugs zur Stelle und der Radius der Abrichtspitze bleibt bei Verwendung des Werkzeugs konstant. Auf diese Weise sind die Werkzeuge der Erfindung selbstschärfend und behalten während ihrer Abnutzung eine präzise Geometrie.
  • In weiterem Unterschied zu den Werkzeugen des Standes der Technik besitzen die Abrichtwerkzeuge der Erfindung ein langes Leben und überlegene Effizienz beim Abrichten und Schärfen von Schleifscheiben.
  • Der Winkel des Stützelements kann von 0 bis 90°, vorzugsweise von 10 bis 45°, reichen und in am meisten zu bevorzugender Weise reicht er von 15 bis 30° bei Abrichtwerkzeugen, die zur Verwendung an gesinterten Schleifscheiben bestimmt sind.
  • Beim Ausführen des Werkzeugs der Erfindung wird das Hartlöten typischerweise bei 600–900°C bei Verwendung eines Aktivlots bewerkstelligt, und vorzugsweise bei 800–900°C unter Verwendung eines aktiven Bronze- oder Nickellots ausgeführt. Ein Aktivlot ist ein Lot das wenigstens ein Material (z. B. Titan oder Chrom) enthält, das chemisch mit der Oberfläche des Diamantkorns reagiert. Beim Erhitzen erzeugt das Lot eine chemische Bindung zwischen dem Lötmaterial, dem Diamantkorn, und, optional dem Metallkern des Werkzeugs. Ein bevorzugtes aktives Bronzelot wird aus einer Mischung von Kupfer, Zinn und Titanhydrid-Pulvern hergestellt, optional unter Zugabe von Silberpulver durch die Methode, die in einer Anmeldung vom gleichen Anmelder mit der US Ser. No. 08/920,242 angemeldet am 28. August 1997, deren Inhalte hierdurch mit einbezogen werden. Ein bevorzugtes Aktivlot besteht aus 55 bis 79 Gew.-% Kupfer, 15 bis 25 Gew.-% Zinn und 6 bis 20 Gew.-% Titan.
  • Eine anderes bevorzugtes zur Verwendung in der Erfindung geeignetes Aktivlot ist ein Nickellot, das 60 bis 92,5 Gew.-% Nickel, vorzugsweise 70 bis 92,5 Gew.-% Nickel, und 5 bis 10 Gew.-% Chrom, 1,0 bis 4,5 Gew.-% Bor, 1.0 bis 8,0 Gew.-% Silizium und 0,5 bis 5.0 Gew.-% Eisen enthält. Das Nickellot enthält optional andere Materialien, wie etwa 0,1 bis 10 Gew.-% Zinn.
  • Der steife, scheibenförmige Kern ist aus verschleißfestem Material aufgebaut, das eine Gebrauchslebensdauer vergleichbar mit der der Diamantschleifkomponente aufweist. Stahl, insbesondere Werkzeugstahl, Wolframcarbid, Eisen, Kobalt, und Komposite daraus und Kombinationen davon, sind zur Verwendung im Kern geeignet. Stahl wird bevorzugt. Verwendbare Komposite enthalten keramische Partikel oder Fasern, die in einer kontinuierlichen Metallmatrix-Phase enthalten sind. Der Kern kann in den gewünschten Werkzeugabmessungen mit in der Fachwelt wohlbekannten Methoden gegossen oder gefräst sein.
  • Die 2–5 zeigen eine umlaufende Schleifrandkonstruktion. In einer alternativen Ausführungsform wird die Schleifkomponente als Streifen entlang des Metallkerns eingesetzt. Die Streifen können innerhalb von Vertiefungen auf einem Stützelement liegen oder sie können in gefräste Schlitze gefüllt werden, die in und durch den Umfang des Metallkerns gefräst sind.
  • In einer anderen Ausführungsform der Erfindung (in den Zeichnungen nicht dargestellt) liegt die Schicht hartgelöteter Diamanten als eine Vielzahl von versetzten Streifen vor, die abwechselnd am Umfang auf einer der beiden Seiten des steifen Kerns platziert sind. In dieser Zick-Zack-Anordnung erscheint der Umfang des festen Kerns gerillt und der Diamant wird in Streifen innerhalb der Vertiefungen des gerillten Umfangs hartgelötet.
  • In einer anderen Ausführungsform der Erfindung (in den Zeichnungen nicht dargestellt) wird der Diamant auf ein Stützelement hartgelötet, um eine Schleifeinsatz zu bilden und eine Mehrzahl der Schleifeinsätze sind mechanisch am Umfang des steifen Kerns befestigt (z. B. verschraubt).
  • Andere Ausführungsformen sind zum Gebrauch im drehbaren Profilabrichtwerkzeug der Erfindung geeignet, vorausgesetzt die Diamanten sind in der Art ausgerichtet, dass ein Satz Diamantkörner an jedem gegebenen Punkt um den Umfang des Werkzeugs zur Spanfläche der Scheibe als ein einzelner Schneidpunkt liegt und, wenn dieser einzelne Diamant verbraucht ist, der Satz verbleibender Diamantkörner nacheinander ein weiteres Diamantkorn hervor bringt, um das verschlissene zu ersetzen, und um der einzelne Schneidpunkt zu werden, bis der Satz verbraucht worden ist.
  • Beispiel 1
  • Ein Testwerkzeug wurde aus einem Edelstahlkern (304 L) mit 10 cm (4 inch) Aussendurchmesser durch Vakuum-Hartlöten von nahezu 100%igem SDA100+, Diamantkörnung (425 bis 500 μm, bezogen von DeBeers) auf ein Stützelement mit 20° Öffnungswinkel am Rand des Kerns hergestellt. Das Werkzeug wurde ausgelegt, um einen Abrichtspitzenradius von ungefähr 0,25 mm (0,01 inch) zu liefern, ein Radius näherungsweise gleich dem Radius der für das Werkzeug ausgewählten Diamantkörnung nach einer geringen Anzahl Schleifvorgängen, um die Schleifkomponente auf den angestrebten anfänglichen Abrichtspitzenradius fertig zu bearbeiten.
  • Das Hartlöten wurde bei 880°C unter Verwendung eines Bronze-Aktivlotes ausgeführt. Das Bronze-Aktivlot wurde aus einer Mischung von 100 Gewichtsanteilen aus 77/23 Kupfer/Zinn-Legierungspulver und 10 Gewichtsanteilen Titanhydrid-Pulver hergestellt. Die Pulvermischung wurde zu 13 Gew.-% mit organischem BrazTM Bindemittel vermengt, um eine pastöse Rezeptur herzustellen und die Paste wurde auf vorbestimmte Randabschnitte des Metallkerns des Werkzeugs verteilt. Diamantkorn wurde in einer einzelnen Schicht auf die Paste gestreut und überschüssiges Diamantkorn wurde vom Werkzeug herunter geschüttelt. Das Werkzeug wurde ofengetrocknet, um das Wasser aus dem Bindemittel zu verdampfen, und das getrocknete Werkzeug wurde für 30 Minuten auf 880°C unter einer Atmosphäre mit niedrigem Sauerstoffgehalt, bei weniger als 0,133 Pa (< 10–3 Torr) Druck, erhitzt und dann abkühlen lassen. Im endbearbeiteten Werkzeug enthielt das Lot 70,2 Gew.-% Kupfer, 21,0 Gew.-% Zinn und 8,8 Gew.-% Titan.
  • Ein zweites Werkzeug wurde in gleicher Art hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Abrichtspitzenradius 0,12 mm (0,005 inch) und die Diamantkorngröße 0,212 bis 0,25 mm betrug.
  • Das 0,25 mm (0,01 inch) Spitzenradiuswerkzeug wurde in gewerblichem Rahmen geprüft an Gewindeschleifmaschinen. Die Schleifscheiben waren 46 × 1,3 × 25 cm (18 × 0,5 × 10 inch), 3SG100-VBX467 (Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkorn) Scheiben (bezogen von der Norton Company, Worchester, MA) betrieben bei 30 Meter/Sekunde (6000 Fuß/Minute) Umfangsgeschwindigkeit während des Abrichtens bei einem Vorschub von 0,013 mm (0,0005 inch pro Schritt nach der ersten Formabrichtung (0,025 mm (0,001 inch) pro Schritt). Nach 12 Wochen andauernder Arbeit wurde kein Verschleiß an der Schleifkomponente des Abrichters beobachtet. Dies lässt sich hervorragend mit einem in diesem gewerblichen Rahmen verwendeten typischen gewerblichen drehbaren Abrichtwerkzeug vergleichen, das nach 6 Wochen andauernder Arbeit messbaren Verschleiß aufweist. Darüber hinaus wurde ungefähr 50% Verbesserung der Schleifscheibenproduktivität, wegen der Schärfe des drehbaren Abrichtwerkzeuges, beobachtet.
  • Das 0,12 mm (0,005 inch) Spitzenradiuswerkzeug wurde im gleichen gewerblichen Rahmen getestet und hat sehr wenig messbaren Verschleiß nach 5 Wochen andauernder Arbeit gezeigt (d. h. ungefähr 2 μm pro Tag).
  • Beispiel 2
  • Ein Abrichtwerkzeug wurde unter Verwendung eines 15 Zentimeter (6 Inch) Edelstahlkernes erstellt, entlang des Randes ausgeführte Schlitze aufweisend, in die Diamantkörner von 0,60–0,71 mm (ungefähr 0,025 Inch) Durchmesser hartgelötet wurden, um ein Werkzeug mit einem Abrichtspitzenradius von 0,3 mm (0,012 Inch) zu erhalten. Der Diamant wurde durch Verwenden des Hartlotes und der Methode aus Beispiel 1 in die Schlitze hinein hartgelötet. Diese gestreifte Bauart besaß gerade Seiten (0° Öffnungswinkel). Das Werkzeug wurde beim Profilabrichten an gesintert gebundenen CBN-Scheiben eingesetzt.
  • In einem weiteren Aspekt wird die vorliegende Erfindung an ein drehbares Profilabrichtwerkzeug gerichtet, das einen steifen, scheibenförmigen Kern und einen Schleifrand um wenigstens eine Oberfläche am Umfang des Kerns aufweist, wobei der Kern und der Schleifrand in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Werkzeugs ausgerichtet sind, wobei der Schleifrand eine abrasive Komponente umfasst, die mit dem Kern mittels eines Aktivlotes verbunden ist, und die abrasive Komponente aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus in einer einzelnen Schicht angeordneten Diamantkörnern und Diamantfilmeinsätzen und deren Kombinationen besteht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Aspekts umfasst der Schleifrand des Abrichtwerkzeugs weiterhin ein Stützelement auf dem die Schleifkomponente hartgelötet wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieses Aspekts der Erfindung besteht der steife Kern aus Material, aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Stahl, Werkzeugstahl, Wolframcarbid, Eisen und Kobalt, und deren verstärkten Kompositen und deren Kombinationen besteht.
  • In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieses Aspektes der vorliegenden Erfindung ist das Aktivlot ein Bronzelot, das eine wirksame Menge von Titan enthält, um mit der Schleifkomponente zu reagieren. Es ist besonders bevorzugt, da das Aktivlot 55 bis 79 Gew.-% Kupfer, 15 bis 25 Gew.-% Zinn und 6 bis 20 Gew.-% Titan aufweist.
  • In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieses Aspektes der vorliegenden Erfindung besteht die abrasive Komponente aus Diamantkörnern und die Diamantkörner besitzen einen Durchschnittsdurchmesser von 0,15 bis 2,0 mm. Vorzugsweise besitzt der Schleifrand einen Spitzenradius, der ungefähr eine Hälfte des Durchschnittsdurchmessers der Diamantkörner beträgt.
  • In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieses Aspektes der vorliegenden Erfindung sind der Kern und das Stützelement von einer einheitlichen Bauart.
  • In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieses Aspektes der vorliegenden Erfindung enthält das Aktivlot 60 bis 92,5 Gew.-% Nickel, 5 bis 10 Gew.-% Chrom, 1,0 bis 4,5 Gew.-% Bor, 1,0 bis 8,0 Gew.-% Silizium und 0,5 bis 5,0 Gew.-% Eisen.
  • In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieses Aspektes der vorliegenden Erfindung enthält das Aktivlot außerdem 0,1 bis 10 Gew.-% Zinn.

Claims (10)

  1. Drehbares Abrichtwerkzeug mit einem steifen scheibenförmigen Kern (10) und einem Schleifrand (4), der sich wenigstens auf einer Oberfläche der Peripherie des Kerns befindet, wobei der Kern (10) und der Schleifrand (4) in einer Richtung orthogonal zu der Rotationsachse des Werkzeugs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifrand (4) eine Vielzahl von abrasiven Einsätzen umfasst, die mechanisch an der Peripherie des Kerns gebunden sind, wobei die abrasiven Einsätze eine abrasive Komponente umfassen, die an ein Stützelement (13) mittels eines Aktivhartlots gebunden ist und die abrasive Komponente ausgewählt wird aus der Gruppe umfassend Diamantkörner, die in einer einzigen Schicht angeordnet sind, und Diamant-Filmeinsätze (14) sowie Kombinationen beider.
  2. Drehbares Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 1, wobei die abrasiven Einsätze mit dem Kern verschraubt sind.
  3. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der steife Kern (10) aus einem Material besteht ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Stahl, Werkzeugstahl, Wolframcarbid, Eisen und Kobalt sowie verstärkte Kompositen daraus, sowie deren Kombinationen.
  4. Abrichtwerkzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Aktivlot ein Bronzelot ist, das eine wirksame Menge Titan enthält, um mit der abrasiven Komponente zu reagieren.
  5. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 4, wobei das Aktivlot 55 bis 79 Gew.-% Kupfer, 15 bis 25 Gew.-% Zinn und 6 bis 20 Gew.-% Titan umfasst.
  6. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 1, wobei die abrasive Komponente aus Diamantkörnern besteht und die Diamantkörner (8) einen Durchmesser von 0.15 bis 2,0 mm aufweisen.
  7. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 1, wobei der Schleifrand (4) einen Radius an der Spitze hat, der der Hälfte des durchschnittlichen Durchmessers der Diamantkörner (8) entspricht.
  8. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 1, wobei der Kern (10) und das Stützelement (13) eine einheitliche Konstruktion aufweisen.
  9. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 1, wobei das Aktivlot 60 bis 92,5 Gew.-% Nickel, 5 bis 10 Gew.-% Chrom, 1,0 bis 4,5 Gew.-% Bor, 1,0 bis 8,0 Gew.-% Silizium und 0,5 bis 5,0 Gew.-% Eisen umfasst.
  10. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 9, wobei das Aktivlot weiterhin 0,1 bis 10 Gew.-% Zinn umfasst
DE69935084T 1998-07-31 1999-03-02 Drehende Abrichtrolle enthaltende abschleifende Einsätze Expired - Lifetime DE69935084T2 (de)

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